Modulacion y Demodulacion FM

SISTEMAS DE COMUNICACIONES

Modulación Y Demodulación FM ABRIL Alejandro DEFÁZ Dussan HERNÁNDEZ Cristian SANTANA Alex TAMAYO William TOAPANTA Marcelo

RESUMEN La práctica consiste en realizar el montaje de modulación FM usando el circuito integrado XR2206. Luego de tener la señal modulada, debemos obtener nuevamente la señal moduladora, por medio de un circuito demodulador, para lo cual se emplea el circuito integrado XR2211. Los circuitos deben tener la capacidad de modular una señal de audio. Palabras Clave — señal moduladora, señal portadora, modulador FM, demodulador FM, frecuencia modulada.

Un formulario de banda estrecha se utiliza para comunicaciones de voz en la radio comercial y en las configuraciones de aficionados. La modulación se realiza en el transmisor, en un circuito llamado modulador, y la demodulación se realiza en el receptor, en un circuito llamado demodulador.

I. INTRODUCCIÓN.

II. MARCO TEÓRICO

L

a frecuencia modulada (FM) o modulación de frecuencia es una modulación angular que transmite información a través de una onda portadora variando su frecuencia (contrastando esta con la amplitud modulada o modulación de amplitud (AM), en donde la amplitud de la onda es variada mientras que su frecuencia se mantiene constante). En aplicaciones analógicas, la frecuencia instantánea de la señal modulada es proporcional al valor instantáneo de la señal moduladora. Datos digitales pueden ser enviados por el desplazamiento de la onda de frecuencia entre un conjunto de valores discretos, una modulación conocida como FSK. La frecuencia modulada es usada comúnmente en las radiofrecuencias de muy alta frecuencia por la alta fidelidad de la radiodifusión de la música y el habla. El sonido de la televisión analógica también es difundido por medio de FM.

MODULACIÓN DE FRECUENCIA (FM)

Este es un caso de modulación donde tanto las señales de transmisión como las señales de datos son analógicas y es un tipo de modulación exponencial. En este caso la señal modulada mantendrá fija su amplitud y el parámetro de la señal portadora que variará es la frecuencia, y lo hace de acuerdo a como varíe la amplitud de la señal moduladora.

Con la modulación los mensajes se trasladan a altas frecuencias permitiendo su transmisión por radiofrecuencia (RF) o su adaptación al medio de transmisión. En todo proceso de modulación se presentan las siguientes señales:  Señal modulante. Señal moduladora o de Banda Base. Es la señal de información o mensaje a transmitir. En general es de bajas frecuencias y es limitada en banda mediante un filtro pasa

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bajos. Ej. Las señales de laboratorio de un generador de señales, señales de audios producidos en una radioemisora, etc. Señal Portadora. Señal sinusoidal de alta frecuencia, dada por la forma de onda: fc(t) = A Sen(wct + φ). Usando esta señal se logra

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desplazar a frecuencias superiores la señal modulante. Señal Modulada. Señal de alta frecuencia que se obtiene de la variación de la amplitud ( A ), frecuencia ( wc ) o fase ( φ ) de la señal portadora

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de acuerdo con las características de la señal moduladora. Es típicamente la señal que se transmite. Entre las señales moduladas más comunes tenemos: AM, FM, FSK, etc. Señal Demodulada. La demodulación es el proceso mediante el cual se recupera la señal original de banda base o mensaje, a partir de la señal modulada. La señal de-modulada es la señal resultante del proceso de demodulación.

Señal Portadora

Señal Modulada

Las señales que manipulamos en el proceso de modulación trabajando con señales sinodales, sería como el siguiente:

Al analizar el espectro de frecuencias de una señal modulada en frecuencia, observamos que se tienen infinitas frecuencias laterales, espaciadas en FM, alrededor de la frecuencia de la señal portadora fp; sin embargo la mayor parte de las frecuencias laterales tienen poca amplitud, lo que indica que no contienen cantidades significativas de potencia. La modulación en frecuencia (FM) es el proceso de combinar una señal de AF (Audio Frecuencia) con otra de RF (Radio Frecuencia) en el rango de frecuencias entre 88MHz y 108MHz, tal que la amplitud de la AF varíe la frecuencia de la RF.

Señal Moduladora (Datos)

Si la señal de modulación varía en frecuencia, no tiene efecto en las excursiones máxima y mínima de la frecuencia de portadora, sino que solo determina la rapidez o lentitud con que ocurren las variaciones en la frecuencia. Es decir, que una frecuencia más baja de modulación provoca que ocurran variaciones a una tasa más lenta, y una frecuencia más alta de modulación

hace que ocurran a una tasa más rápida. Sin embargo, las variaciones en amplitud de la señal de modulación si afectan las excursiones máxima y mínima de la frecuencia portadora. Una señal de mayor amplitud provoca un mayor cambio en la frecuencia y una señal más pequeña provoca un cambio menor en la frecuencia.

portadora que idealmente debería estar entre 88MHz y 108MHz, pero debido a las limitaciones de frecuencia de los circuitos integrados a utilizar, se optó por una frecuencia de oscilación inferior a 300 kHz, aplicando la fórmula:

Para estar dentro del rango del demodulador (f 4,7k -> Vcc R(3) = 4,7k –> 4,7k -> GND C(3) = 4,7k –> 1uF -> GND

(2) = salida modulada (7) = entrada en c=5uF A la salida de este circuito por el pin 2 tenemos la señal modulada en frecuencia, que va al demodulador, CI XR2211.

B. XR 2211 – Demodulador Para el demodulador usamos la siguiente configuración, donde en el pin 11 tenemos la señal demodulada (señal original), la entrada proveniente del modulador, entra por el pin 2 del XR 2211. Demodulador FM usando XR 2211

Para garantizar el correcto funcionamiento de nuestro demodulador FM, tenemos que:

Debe cumplirse:

Entonces, la señal moduladora (mensaje) va a ser de máximo 4,7 kHz, dado que es una señal de audio. Así, el ancho de banda Df deberá ser mayor. Tenemos entonces que:

Aumentando C1 se incrementa la salida de banda de la señal. Para obtener la señal de-modulada, se implementa un filtro pasa bajas, a la misma frecuencia de la señal de audio, de esta forma:

Para el montaje físico utilice los siguientes valores para los elementos: C(13-14): Co= 6,3 nF R(12): Ro = (1k + pot 10k) –> GND R(11-12): R1= pot 500k R(11): C1=10nF salida al LM324 R(11): Rf=700k+330k+100k; Cf=5,6nF C(2): C=0,1uF entrada al demodulador

Usando RF y CF se crea un filtro de frecuencia de corte (pasabajas)